Túm tắt chƣơng
Trong chƣơng này luận văn đó túm tắt lại tỡnh hỡnh phỏt triển trong cỏc cụng nghệ truy nhập băng rộng và đỏnh giỏ khả năng của những cụng nghệ, cụng nghệ nào đỏp ứng đƣợc cỏc cỏc yờu cầu của khỏch hàng băng rộng trong tƣơng lai. Đồng thời cũng so sỏnh và đối chiếu cỏc cụng nghệ này nhằm xỏc định xem cụng nghệ nào cú thể triển khai tốt nhất trong kết nối băng rộng hay khụng. í tƣởng luận văn và cũng là tiền đề cho việc lựa chọn cụng nghệ sẽ đƣợc trỡnh bày ở cỏc chƣơng tiếp theo
Lớp quản
lý
Giao diện mở API
Giao diện mở API
Giao diện mở API
Lớp ứng dụng
Lớp điều khiển
Lớp truyền tải
Lớp truy nhập
CHƢƠNG II: MẠNG TRUY NHẬP NGN
Chƣơng này sẽ trỡnh bày mạng truy nhập NGN trờn cơ sở đú để thiết lập mạng truy nhập NGN cho một vựng lƣu lƣợng cụ thể là thành phố Phủ lý (ở chƣơng III)
2.1 Cấu trỳc phõn lớp chức năng của NGN
Mạng thế hệ mới (hay cũn gọi là mạng thế hệ tiếp theo - NGN) ra đời cựng với việc tỏi kiến trỳc mạng, tận dụng tất cả cỏc ƣu thế về cụng nghệ tiờn tiến nhằm đƣa ra nhiều dịch vụ mới, mang lại nguồn thu mới, gúp phần giảm chi phớ khai thỏc và đầu tƣ ban đầu cho cỏc nhà kinh doanh.
Mạng thế hệ sau đƣợc tổ chức dựa trờn những nguyờn tắc sau:
- Đỏp ứng cỏc nhu cầu cung cấp cỏc loại hỡnh dịch vụ viễn thụng phong phỳ, đa dạng, đa phƣơng tiện.
- Mạng cú cấu trỳc đơn giản.
- Nõng cao đƣợc hiệu quả sử dụng, chất lƣợng mạng lƣới và giảm thiểu chi phớ khai thỏc và bảo dƣỡng.
- Dễ dàng mở rộng dung lƣợng, phỏt triển cỏc dịch vụ mới. - Độ linh hoạt và tớnh sẵn sàng cao, năng lực tồn tại mạnh. - Dễ dàng cho sự tƣơng thớch của cỏc mạng viễn thụng hiện thời.
Hỡnh 2.1: Cấu trỳc mạng và dịch vụ NGN
2.1.1 Lớp ứng dụng
- Thành phần: Là cỏc server ứng dụng cung cấp cỏc dịch vụ cho khỏch hàng thụng qua lớp truyền tải.
- Chức năng:
+ Cú khả năng liờn lạc thụng tin rộng khắp, đa phƣơng tiện, đảm bảo độ tin cậy, tốc độ truy cập cao bất kỳ đõu với bất kỳ phƣơng tiện nào…
+ Dễ sử dụng, cho phộp truy cập nhanh chúng, cú giao diện ngƣời dụng thõn thiện. + Cung cấp cỏc dịch vụ giỏm sỏt thụng tin dịch vụ và giỏm sỏt thụng tin sử dụng… + Quản lý thụng tin dữ liệu thụng minh, trỏnh tỡnh trạng quỏ tải trong cỏc dịch vụ. + Cung cấp cỏc dịch vụ băng thụng khỏc nhau và ở nhiều mức độ khỏc nhau. + Liờn kết với lớp điều khiển thụng qua cỏc giao diện mở API. Nhờ đú mà cỏc nhà cung cấp dịch vụ cú thể phỏt triển cỏc ứng dụng và triển khai nhanh chúng trờn cỏc dịch vụ mạng.
- Một số loại dịch vụ mà lớp ứng dụng cung cấp: + Cỏc dịch vụ thoại.
+ VPN cho thoại và số liệu. + Video theo yờu cầu.
+ Nhúm cỏc dịch vụ đa phƣơng tiện. + Thƣơng mại điện tử.
+ Cỏc trũ chơi yờu cầu thời gian thực hiện trờn mạng.
2.1.2 Lớp điều khiển:
- Thành phần:
+ Gồm cỏc hệ thống điều khiển mà thành phần chớnh là Softswitch cũn gọi là Media Gateway Controller hay cỏc Call Agent đƣợc kết nối với cỏc thành phần khỏc để kết nối cuộc gọi hay quản lý địa chỉ IP nhƣ: QGW - Signling Gateway, MS - Media Server, FS - Feature Server, AS - Application Server…
+ Lớp điều khiển đƣợc tổ chức thành cỏc modul điều khiển và cú thể bao gồm một số bộ điều khiển độc lập dành riờng cho từng loại dịch vụ: Thoại/bỏo hiệu số 7, ATM/SVC, IP/MPLS…
Hỡnh 2.2: Cỏc thành phần và vị trớ của lớp điều khiển - Chức năng: - Chức năng:
+ Lớp điều khiển cú nhiệm vụ kết nối để cung cấp cỏc dịch vụ thụng suốt từ đầu cuối đến đầu cuối với bất kỳ loại hỡnh thức và bỏo hiệu nào.
+ Định tuyến lƣu lƣợng giữa cỏc khối chuyển mạch,
+ Thiết lập yờu cầu, điều chỉnh và thay đổi cỏc kết nối hoặc cỏc luồng, điều khiển sắp xếp nhón giữa cỏc giao diện cổng.
+ Phõn bổ lƣu lƣợng và cỏc chỉ tiờu chất lƣợng đối với mỗi kết nối (hay mỗi luồng) và thực hiện giỏm sỏt điều khiển để đảm bảo QoS.
+ Bỏo hiệu đầu cuối từ cỏc trung kế, cỏc cụng trong kết nối với lớp media. Thống kờ và ghi lại cỏc thụng số chi tiết cuộc gọi, đồng thời thực hiện cảnh bỏo,
+ Quản lý và bảo dƣỡng hoạt động của cỏc tuyến kết nối thuộc phạm vi điều khiển. Thiết lập và quản lý hoạt động của cỏc luồng yờu cầu đối với từng chức năng dịch vụ trong mạng. Bỏo hiệu với cỏc thành phần ngang cấp.
+ Ngoài ra cỏc chức năng quản lý, chăm súc khỏch hàng cũng đƣợc đƣa vào lớp điều khiển. Nhờ cỏc giao diện nờn cú sự tỏch biệt giữa dịch vụ và truyền dẫn, điều này cho phộp cỏc dịch vụ mới dễ dàng đƣợc triển khai trong mạng NGN.
2.1.3 Lớp truyền tải
- Phần truyền tải:
+ Lớp vật lý: Truyền dẫn quang với kỹ thuật ghộp kờnh bƣớc súng quang DWDM.
Cỏc server đặc tớnh, Server ứng dụng...
Cỏc giao thức, giao diện mở, API bỏo hiệu/ IN tiờu chuẩn
Lớp ứng dụng
Lớp Media
TCP/IP Video Voice TDM FR ATM ....
Bộ điều khiển IP/MPLS Bộ điều khiển Voice/SS 7 Bộ điều khiển ATM/ SVC Lớp điều khiển .... Softswitch
+ Lớp 2 và lớp 3: Truyền dẫn trờn mạng lừi dựa vào kỹ thuật chuyển mạch gúi cho tất cả cỏc dịch vụ với chất lƣợng dịch vụ theo yờu cầu phự hợp.
- Phần chuyển mạch:
+ Kỹ thuật chuyển mạch MPLS làm nền trong truyền dẫn mạng lừi. Mạng lừi cú thể là mạng MAN hay mạng đƣờng trục.
+ Cỏc router sử dụng ở biờn mạng lừi khi sử dụng với lƣu lƣợng lớn, khi lƣu lƣợng thấp thỡ sử dụng cỏc Switch lớp 3
+ Chức năng của lớp này là thực hiện cả chức năng truyền dẫn, chức năng chuyển mạch và đảm bảo QoS.
+ Thành phần: Cỏc nỳt chuyển mạch/định tuyến (IP/ATM hoặc IP/MPLS), cỏc chuyển mạch kờnh của mạng PSTN, nhƣng ở đƣờng trục thỡ kỹ thuật chuyền tải chớnh là IP hoặc IP/ATM. Cỏc hệ thống chuyển mạch và hệ thống tuyến cuộc gọi.
- Phần truyền thụng:
Thành phần: Là cỏc cổng truyền thụng (MG – Media Gateway) gồm cú:
+ Cỏc cổng giao tiếp: TG – Trunking Gateway nối giữa mạng lừi với mạng PSTN/ISDN, WG – Wireless Gateway kết nối mạng lừi với mạng di động…
- Chức năng: Chuyển đổi cỏc loại mụi trƣờng (PSTN, Frame Delay, Lan…) sang mụi trƣờng truyền dẫn đúng gúi đƣợc ỏp dụng trờn mạng lừi và ngƣợc lại.
+ Nhờ cú cỏc nỳt chuyển mạch (ATM + IP) và cỏc hệ thống truyền dẫn sẽ thực hiện cỏc chức năng chuyển mạch, định tuyến cuộc gọi giữa cỏc thuờ bao của lớp truy nhập dƣới sự điều khiển của cỏc thiết bị lớp điều khiển.
2.1.4 Lớp truy nhập
+ Cỏc cổng truy nhập: AG – Access Gateway kết nối giữa mạng lừi với mạng truy nhập, RG – Residental Gateway kết nối mạng lừi với mạng thuờ bao tại nhà.
+ Lớp vật lý: Cỏp đồng, xDSL, hiện đang đƣợc sử dụng. Tuy nhiờn, trong tƣơng lai thỡ cụng nghệ chớnh là truyền dẫn quang QWDM sẽ là cụng nghệ chủ đạo.
+ Vụ tuyến: Thụng tin di động – cụng nghệ WCDMA, truy nhập vụ tuyến cố định hoặc vệ tinh.
+ Lớp 2 và lớp 3: Cụng nghệ IP là chủ đạo. + Thành phần là tất cả cỏc thiết bị đầu cuối.
+ Chức năng: Cung cấp giao diện kết nối cho cỏc thiết bị đầu cuối.
2.1.5 Lớp quản lý
Lớp quản lý của mạng thế hệ mới là một lớp đặc biệt xuyờn suốt cỏc lớp, từ lớp ứng dụng dịch vụ cho tới lớp truy nhập.
Kiến trỳc lớp quản lý đú là kiến trỳc gồm cỏc hệ thống phõn tỏn và một tập giới hạn cỏc dịch vụ hệ thống, hỗ trợ những nhu cầu về quản lý và điều hành, kinh doanh.
Tại lớp quản lý mạng NGN ngƣời ta cú thể triển khai kế hoạch xõy dựng mạng giỏm sỏt viễn thụng TMN (Telecommunications Management Network), nhƣ một mạng riờng theo dừi và điều phối cỏc thành phần mạng viễn thụng đang hoạt động. Vỡ
căn bản mạng NGN sẽ dựa trờn cỏc giao diện mở và cung cấp rất nhiều loại hỡnh dịch vụ trong một mạng đơn, cho nờn mạng quản lý phải làm việc trong một mụi trƣờng đa nhà đầu tƣ, đa nhà khai thỏc, đa dịch vụ.
Cú rất nhiều tổ chức đƣa ra cỏc mụ hỡnh quản lý mạng viễn thụng thế hệ mới khỏc nhau, theo khuyến nghị của tổ chức viễn thụng quốc tế ITU đƣa ra, mạng quản lý TMN sẽ bao gồm 4 lớp là :
• Quản lý phần tử mạng. • Quản lý mạng.
• Quản lý dịch vụ. • Quản lý kinh doanh.
Việc quản lý ở mỗi lớp là khỏc nhau nhƣng cú liờn quan với nhau . Quỏ trỡnh làm việc từ trờn xuống, mỗi lớp đặt lờn cỏc yờu cầu với cỏc lớp bờn dƣới. Quỏ trỡnh làm việc từ dƣới lờn, mỗi lớp cung cấp năng lực và tiềm năng đến lớp trờn.
Hỡnh 2.3: Mạng quản lý TMN theo khuyến nghị của ITU
2.2 Cấu trỳc vật lý của mạng NGN
Mạng thế hệ sau đƣợc phỏt triển từ cỏc mạng hiện hành nờn khi xõy dựng và phỏt triển mạng theo xu hƣớng NGN, ngƣời ta chỳ ý đến vấn đề kết nối mạng thế hệ
Khỏch hàng Bỏn hàng Xử lý đặt hàng Xử lý khiếu nại Húa đơn cƣớc Quản lý QoS Cỏc tiến trỡnh quản lý kinh doanh
Cấu hỡnh dịch vụ Quản lý sự cố dịch vụ Quản lý chất lƣợng dịch vụ Cỏc tiến trỡnh quản lý dịch vụ Cung cấp mạng Quản lý, kiểm kờ mạng Duy trỡ, phối hợp mạng Cỏc tiến trỡnh quản lý hệ thống mạng Phỏt triển kế hoạch dịch vụ Định giỏ, giảm giỏ cƣớc Phỏt triển kế hoạch mạng Quản lý dữ liệu mạng Cỏc tiến trỡnh quản lý phần tử mạng C ỏc ti ến trỡnh quả n lý m ạng NG N
sau với mạng hiện hành và tận dụng cỏc thiết bị viễn thụng hiện cú trờn mạng nhằm mục đớch là khai thỏc đƣợc hiệu quả cao nhất.
- Cấu trỳc vật lý của mạng NGN chia làm 2 phần:
Hỡnh 2.4: Cấu trỳc vật lý mạng NGN + Lớp truy nhập: Cú hai kiểu truy nhập + Lớp truy nhập: Cú hai kiểu truy nhập
1 – Truy nhập hữu tuyến cỏc hệ thống cỏp quang, cỏp đồng,…
2 – Truy nhập vụ tuyến cỏc hệ thống thụng tin di động, viba, truy nhập vụ tuyến cố định…
+ Lớp truyền tải: Gồm 2 phần
1 – Cỏc hệ thống truyền dẫn trung kế kết nối cỏc chuyển mạch vựng
2 – Cỏc chuyển mạch cổng quốc tế, cỏc chuyển mạch cấp liờn tỉnh và chuyển mạch nội hạt…
Chức năng và cỏc thành phần của từng thiết bị trong từng lớp đƣợc trỡnh bày ở phần sau.
2.3 Cỏc phần tử của mạng NGN
Trong mạng viễn thụng thế hệ mới cú rất nhiều thành phần ta cần quan tõm nhƣng ở đõy ta chỉ xem xột cỏc thành phần đặc trƣng trong mạng NGN so với mạng viễn thụng khỏc.
+ Media Gateway (MG)
+ Media Gateway Controller (MGC – CA – Softswitch) + Signaling Gateway (SG)
+ Media Server (MS)
+ Application Server (Feature server)
2.3.1 Media Gateway (MG)
Hỡnh 2.5: Cấu trỳc của Media Gateway
MG cung cấp phƣơng tiện để truyền tải thụng tin thoại, dữ liệu, fax và video giữa mạng gúi và mạng PSTN. Trong mạng PSTN dữ liệu thoại đƣợc mang trờn kờnh DSO. Để truyền dữ liệu này vào mạng gúi, mẫu thoại cần đƣợc nộn lại và đúng gúi. Đặc biệt ở đõy ngƣời ta sử dụng một bộ chuyển đổi tớn hiệu số, nộn mó thoại/audio, loại bỏ khoảng lặng, mó húa, tỏi tạo lại cỏc tớn hiệu thoại, truyền cỏc tớn hiệu DTMF,…
- Chức năng của MG:
+ Truyền dữ liệu thoại sử dụng giao thức RTP (Real Time Protocol).
+ Cung cấp cỏc khe thời gian T1 hay tài nguyờn xử lý tớn hiệu số dƣới sự điều khiển của MGC, đồng thời quản lý tài nguyờn cho cỏc dịch vụ số này.
+ Hỗ trợ cỏc giao thức đó cú nhƣ loop – start, group – start, CAS,… + Quản lý tài nguyờn và kết nối T1.
+ Cung cấp khả năng thay núng cỏc card T1 hay DSP. + Cú phần mềm Media Gateway dự phũng.
+ Cho phộp khả năng mở rộng Media Gateway về cổng, cards, cỏc nỳt mà khụng làm thay đổi cỏc thành phần khỏc.
- Đặc điểm của hệ thống: + Là một thiết bị vào ra (I/O).
+ Dung lƣợng bộ nhớ phải luụn đảm bảo lƣu trữ cỏc thụng tin trạng thỏi, thụng tin cấu hỡnh, cỏc bản tin MGCP, thƣ viện DSP,…
+ Dung lƣợng đĩa chủ yếu dựng cho quỏ trỡnh đăng nhập.
+ Dự phũng đầy đủ giao diện Ethernet (với mạng IP), mở rộng một vài giao diện T1 với mạng TDM.
+ Mật độ khoảng 120 port.
2.3.2 Media Gateway Controller (MGC)
- MGC là đơn vị chức năng chớnh của Softswitch. Nú đƣa ra cỏc quy luật xử lý cuộc gọi, cũn MG và SG sẽ thực hiện cỏc quy luật đú. Nú điều khiển SG thiết lập và kết thỳc cuộc gọi. Ngoài ra nú cũn giao tiếp với hệ thống OSS và BSS.
- MGC là cầu nối giữa cỏc mạng cú đặc tớnh khỏc nhau nhƣ: PSTN, SS7, mạng IP. Nú chịu trỏch nhiệm quản lý lƣu lƣợng thoại và dữ liệu qua cỏc mạng khỏc nhau. MGC cũn đƣợc gọi là Call Agent.
- Một MGC kết hợp với MG, SG tạo thành cấu hỡnh tối thiếu cho Softswitch.
Hỡnh 2.6: Cấu trỳc của Softswitch - Chức năng của MGC: - Chức năng của MGC:
+ Quản lý cuộc gọi.
+ Cỏc giao thức thiết lập cuộc gọi thoại. + Quản lý lớp dịch vụ và chất lƣợng dịch vụ. + Giao thức điều khiển truyền thụng.
+ Giao thức quản lý SS7.
+ Thực hiện định tuyến cuộc gọi.
+ Ghi lại cỏc thụng tin chi tiết cuộc gọi để tớnh cƣớc CDR – Call Detail Record. + Điều khiển băng thụng.
+ Đối với Media Gateway: Xỏc định và cấu hỡnh thời gian thực cho cỏc DSP, phõn bố kờnh DSo, truyền dẫn thoại (mó húa, nộn, đúng gúi).
- Đối với Signaling Gateway, MGC cung cấp: + Cỏc bỏo hiệu loại SS&.
+ Cỏc bộ xử lý thời gian. + Cấu hỡnh kết nối.
+ Mó của nỳt mạng hay thụng tin cấu hỡnh. - Đặc điểm của hệ thống:
+ Là một loại CPU đặc hiệu, yờu cầu là hệ thống đó xử lý, cú khả năng mở rộng theo chiều ngang.
+ Cần bộ nhớ lớn để lƣu trữ cơ sở dữ liệu. Điều này cũng rất cần thiết cho cỏc quỏ trỡnh xử lý.
+ Chủ yếu làm việc với lƣu lƣợng IP, do đú yờu cầu cỏc kết nối tốc độ cao. + Hỗ trợ nhiều loại giao thức.
+ Độ sẵn sàng cao.
2.3.3 Signaling Gateway (SG)
- Là chiếc cầu nối giữa mạng bỏo hiệu SS7 với mạng IP dƣới sự điều khiển của MGC.
- Chức năng của SG:
+ Cung cấp kết nối vật lý đến mạng bỏo hiệu.
+ Truyền thụng tin bỏo hiệu giữa MGC và SG thụng qua mạng IP.
+ Cung cấp đƣờng dẫn truyền dẫn cho thoại, dữ liệu và cỏc mạng dữ liệu khỏc. + Cung cấp cỏc hoạt động SS7 cú sự sẵn sàng cao cho cỏc dịch vụ viễn thụng. - Đặc điểm của hệ thống:
+ Là một thiết bị vào ra (I/O)
+ Dung lƣợng bộ nhớ phải luụn đảm bảo thụng tin trạng thỏi, thụng tin cấu hỡnh, cỏc lộ trỡnh,…
+ Dung lƣợng đĩa chủ yếu sử dụng cho quỏ trỡnh đăng nhập do đú khụng yờu cầu dung lƣợng lớn.
+ Dự phũng đầy đủ cỏc giao diện Ethernet
+ Giao diện với mạng SS7 bằng cỏch sử dụng một luồng E1/T1, tối thiểu hai kờnh D, tối đa 16 kờnh D.
+ Yờu cầu độ sẵn sàng cao: nhiều SG, nhiều liờn kết bỏo hiệu…
2.3.4 Media Server (MS)
- Là thành phần lựa chọn của Softswitch, đƣợc sử dụng để xử lý cỏc thụng tin đặc biệt. Mỗi MS phải hỗ trợ phần cứng DSP với hiệu suất cao nhất.
- Chức năng:
+ Chức năng voicemail cơ bản.
+ Hộp fax tớch hợp hay cỏc thụng bỏo cú thể sử dụng e-mail hay cỏc bản tin ghi